package tenalgorithm.dijkstra;

import java.util.Arrays;

/**
 * @Author: Simon Lang
 * @Date: 2020/2/15 10:37
 * @Version 1.0
 */
public class DigkstraAlgorithm {
    public static void main(String[] args) {
        char[] vertex = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G'};
        int[][] matrix = new int[vertex.length][vertex.length];
        final int N = 65535;
        matrix[0] = new int[]{N, 5, 7, N, N, N, 2};
        matrix[1] = new int[]{5, N, N, 9, N, N, 3};
        matrix[2] = new int[]{7, N, N, N, 8, N, N};
        matrix[3] = new int[]{N, 9, N, N, N, 4, N};
        matrix[4] = new int[]{N, N, 8, N, N, 5, 4};
        matrix[5] = new int[]{N, N, N, 4, 5, N, 6};
        matrix[6] = new int[]{2, 3, N, N, 4, 6, N};
        Graph graph = new Graph(vertex, matrix);
        graph.showGraph();
        graph.digkstral(6);
        graph.showDijkstra();
    }

}

//已访问顶点的集合
class VisitedVertex {
    //记录各个顶点是否被访问过，1表示访问过，0未访问，会动态更新
    public int[] already_arr;
    //每个顶点的前驱结点下标，会动态更新
    public int[] pre_visited;
    //记录出发顶点到其它所有顶点的距离
    private int[] dis;

    public VisitedVertex(int length, int index) {
        this.already_arr = new int[length];
        this.pre_visited = new int[length];
        this.dis = new int[length];
        //初始化dis数组
        Arrays.fill(dis, 65535);
        already_arr[index]=1;
        this.dis[index] = 0;//设置出发顶点的访问距离为0
    }

    /**
     * 判断index顶点是否被访问过
     *
     * @param index
     * @return 如果被访问过，就返回true，否则，返回false
     */
    public boolean in(int index) {
        return already_arr[index] == 1;
    }

    /**
     * 更新出发顶点到index顶点的距离
     *
     * @param index
     * @param len
     */
    public void updateDis(int index, int len) {
        dis[index] = len;
    }

    /**
     * 更新pre这个顶点的前驱结点为index顶点
     *
     * @param pre
     * @param index
     */
    public void updatePre(int pre, int index) {
        pre_visited[pre] = index;
    }

    /**
     * 返回出发顶点到index顶点的距离
     *
     * @param index
     * @return
     */
    public int getDis(int index) {
        return dis[index];
    }
    //继续选择并返回新的访问顶点，如这里的G顶点，访问完后，就是A点作为新的访问顶点（不是出发顶点）
    public int updateArr(){
        int min=65535,index=0;
        for (int i=0;i<already_arr.length;i++){
            if(already_arr[i]==0&&dis[i]<min){
                min=dis[i];
                index=i;
            }
        }
        //更新index被访问过
        already_arr[index]=1;
        return index;
    }

    //显示最后的结果，即将三个数组的情况输出
    public void show(){
        System.out.println("==============================");
        //输出lerady_arr
        for (int i:already_arr){
        System.out.print(i+"");
        }
        System.out.println();
        //输出pre_visited
        for(int i:pre_visited){
            System.out.print(i+"");
        }
        System.out.println();
        //输出dis
        for (int i:dis){
            System.out.print(i+"");
        }
        System.out.println();
        //格式化最后的结果
        char[] vertex={'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G'};
        int count=0;
        for (int i:dis){
            if(i!=65535){
                System.out.print(vertex[count]+"("+i+")");
            }else {
                System.out.print("N");
            }
            count++;
        }
        System.out.println();
    }

}

//创建图
class Graph {
    private char[] vertex;//顶点数组
    private int[][] matrix;
    private VisitedVertex vv; //已经访问顶点的集合

    //构造器
    public Graph(char[] vertex, int[][] matrix) {
        this.vertex = vertex;
        this.matrix = matrix;
    }
    //显示结果
    public void showDijkstra(){
        vv.show();
    }

    //显示图
    public void showGraph() {
        for (int[] link : matrix) {
            System.out.println(Arrays.toString(link));
        }
    }

    /**
     * 迪杰斯特拉算法
     *
     * @param index
     */
    public void digkstral(int index) {
        vv = new VisitedVertex(vertex.length, index);
        update(index);//更新index顶点到周围顶点的距离和前驱顶点
        for (int j=1;j<vertex.length;j++){
            index=vv.updateArr();//选择并返回新的访问顶点
            update(index);
        }

    }

    //更新index下标顶点到周围顶点的距离和周围顶点的前驱结点
    private void update(int index) {
        int len = 0;
        //
        for (int j = 0; j < matrix[index].length; j++) {
            //出发顶点到index顶点的距离+从index顶点到j顶点的距离和
            len = vv.getDis(index) + matrix[index][j];
            //如果j顶点没有被访问过，并且len小于出发顶点到j顶点的距离，就需要更新
            if (!vv.in(j) && len < vv.getDis(j)) {
                vv.updatePre(j, index);//更新j顶点的前驱为index顶点
                vv.updateDis(j, len);//更新出发顶点到j顶点的距离
            }

        }
    }

}

